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三牙輪鉆頭齒孔裝配應力是影響鉆頭正常使用的重要因素之一，其中齒孔過盈量的大小是一個非常重要的問題。本文采用應變電測法對三牙輪鉆頭齒孔表面進行了裝配應力測試和分析，這對實際設計和加工過程中的過盈量的控制有重要意義。

測試目的

本次測試的目的是研究不同過盈量下齒孔表面的裝配應力以及同排、異排鄰孔壓齒對測試孔孔表裝配應力的影響。

測試方案

本次測試采用南京聚航科技有限的JHYC靜態應變儀，全軟件設置，多通道應變值實時顯示，實時保存，可自動生成報表，功能多樣。

測試件牙輪材料屈服強度：1095MPa；測試孔直徑：20mm；測試過盈量：（C5、1、2）0.05mm；（C1、3、4）0.08mm；（C3、5、6）0.12mm。

測試步驟

1. 分別在C1、C3、C5三個齒孔表面粘貼應變片，應變片距齒孔邊沿的距離為0.5mm；

2. 壓C5齒，測其表面應變，然后壓1齒，測C5齒應變，壓2齒，測C5應變；

3. 分別壓C1、3、4；C3、5、6齒，測C1、C3應變。

測試結果及分析

不同過盈量下壓齒孔口表面的應力測試

按中值、上限值、超限值3種情況分別壓齒，分別測出孔口表面的應變，計算出對應的應力值，見表1和表2。

測試結果表明

1. 當過盈量為0.05mm時，徑向應力為壓應力，周向應力母線方向為拉應力，齒圈方向為壓應力。從齒孔變形來看，齒圈方向變形大，母線方向變形小，鑲入合金齒后，齒孔變成橢圓。

2. 過盈量達到0.08mm時，過盈量增加60%，徑向壓應力減小，減小幅度*大138.2%，并且出現拉應力；周向均變為拉應力，沿母線方向周向應力變化不大，而沿齒圈方向周向拉應力明顯增大，變化幅度為601.2%。

3. 過盈量為0.12mm時，徑向和周向應力均為拉應力，且周向拉應力增大，右側周向應力增加739.50%。

由此可見，過盈量過大，導致孔表周向、徑向均受拉應力作用，增加了裂紋產生的可能性。

同齒圈鄰孔牙齒影響

同排鄰孔壓齒后，測試孔的應變和應力變化見表3、表4。

測試結果顯示，同排鄰孔壓齒對測試孔孔表應力有影響，但影響相對較小，大部分影響率在20%以下。

異排鄰孔壓齒影響

異排鄰孔壓齒后，測試孔孔口表面的應變和應力變化見表5、表6。

測試結果表明，異排鄰孔壓齒對測試孔應力的影響明顯大于同排齒情況。通過對設計圖紙的分析，發現同排齒孔間距大于異排齒孔間距，這也是導致異排齒孔壓齒應力影響較大的原因之一。

異排鄰孔壓齒導致測孔上下端周向拉應力增加幅度較大，*大可達206.15%，其影響足以導致測孔孔壁屈服，甚至產生裂紋。

通過本次測試，得到以下結論

1. 單齒壓入時，齒孔變形會受到牙輪縱橫向剛度差異的影響，在一定過盈量情況下，齒孔變形呈橢圓形；

2. 隨著過盈量的增加，齒孔孔表的周向應力和徑向應力都會轉變為拉應力，這是導致齒孔產生裂紋的一個重要因素；

3. 鄰孔壓齒對測試孔裝配應力有明顯的影響，其影響程度與齒孔孔距有關；

4. 齒孔計算模型以及牙輪設計和加工過程中，必須考慮牙輪縱橫向剛度以及鄰孔壓齒的影響。